Аппаратура дипольного индуктивного профилирования ЭФА (электронный фиксатор аномалий) относится к разряду индикаторных средств измерения и предназначена для технической реализации полевого геофизического способа структурно-геодинамического картирования, азимутального (СГДК-А).
ЭФА представляет собой горизонтальную малобазную установку с жестким креплением магнитных диаполей, расчитанная на работу в горной среде. Масса установки ЭФА с комплектом электропитания, рассчитанным на 120 ч работы, около 6 кг. Питание прибора автономное от двух батарей по 12В, составленных из 8 элементов типа 343. Время установления рабочего режима составляет не более 3 минут.
рис.1 Общий вид прибора ЭФА
По концам диэлектрической штанги (1) размещены генератор (2) и приемник (3). При помощи вертлюга (4) генератор сочленен с платформой (5), которая имеет угломерный лимб и магнитный компас (6). Приемник имеет гибкий поводок (7) и демпфирующую опору (8). Вертлюг позволяет вращать штангу в горизонтальной (азимутальной) плоскости и переводить ее вертикальное положение.На каждом геофизическом пикете оператор совмещает указатель угла поворота вертлюга с нулевой отметкой лимба платформы, ориентирут по компасу приемник на север и устанавливает прибор генератором на пикет.
Генератор (2) возбуждает индуктивным путем в горной среде гармоническое электромагнитное поле. Приемник (3) индуктивным путем регистрирует амплитуду магнитной компоненты вторичного поля, отражающую электропроводность обследуемой немагнитной среды. Отсчет амплитуды в относительныхъ единицах производится по показаниям стрелочного индикатора приемника.
Основная цель полевых наблюдений состоит в выявлении и регистрации азимутальной неоднородности электричсеских свойств горных пород поверхностного горизонта на геофизических пикетах по сети заданной плотности наблюдений. На пикетах практикуют угловой шаг наблюдений, равный 30 градусов.
Анимация 1 иллюстрирует схему дискретного перемещения приемника (3) относительно генератора (2) в процессе выполнения измерений на геофизическом пикете.
Анимация.1 Схема дискретного перемещения приемника относительно генератора
(7 кадров, 6 повторений, 23,6 КБ)
(Для повторного просмотра анимации страницу необходимо обновить)
Каждая из позиций кругового цикла кодируется цифрами от 0 до 12. Цикл начинается и заканчивается положением приемника (3) на север, т.е позицией 0. Повторный замер позицией 0 обеспечивает внутренный контроль. Полевые данные вносятся в полевой журнал.
Первым делом необходимо сочленить блок генератора и блок приемника, затем сочленить платформу с блоком генератора. Вложить в батарейные отсеки блоков генератора и приемника по 8 элементов питания типа 343. После этого производится контроль работоспособности прибора: устанавливается минимальная чувствительность приемника; устанавливается переключатель РЕЖИМ в положение I : I; увеличивается чувствительность приемника до максимума, при этом стрелка микроамперметра не должна отклониться более чем на 6-8 делений; уменьшается чувствительность приемника до минимума и включается тумблером питание генератора. Реакция стрелки микроамперметра на включение питания генератора является основным критерием работоспособности прибора. Включается питание прибора и генератора.
Затем производится настройка прибора и оценка его чувствительности. При перепаде температур в приборе наблюдается существенный уход резонансных частот контуров магнитных диполей. В такой ситуации необходимо произвести получасовую адаптацию прибора к окружающей температуре.
Индустриальные и атмосферные помехи по излучению прибором ЭФА практически не воспринимается; т.к. полоса пропускания приемного тракта оставляет 25 Гц. Для выполнения наблюдений на геофизическом пикете требуется открытая площадка, радиусом не менее 1,5 м. Заросли кустарника, густой лес, строения препятствуют ведению работ. Естественные покрытия, асфальт, бетон и временные геологические образования типа льда, снега, не являются помехами, если их мощность не привышает 2 метра. Заболоченные и горные проходимые районы не выпадают из зон возможного ведения работ. Влияние рельефа незначительно.
К числу геологических помех следует отнести помехи, обусловленные различием вещественного состава, строением, нарушенностью горных пород обнаженных или перекрытых рыхлыми отложениями мощностью менее 1 метра. Геологические помехи частично подавляются на стадиях обработки полевых данных. Поэтому высокая достоверность результатов достигается только при работе по немагнитным средам.
По совокупности значительного числа наблюдений установлено, что оси азимутальной электропроводности обследуемых горных сред тяготеют к широтному и меридиональному направлениям. Поэтому в способе СГДК-А за основное фоновое поле азимутальной электропроводности принимается поле, соответствующее морфологически симметричной астероиде ориентированной своими лучами по магнитному меридиану Земли. Это фоновое поле в способе СГДК-А считается мегарегиональным. Над тектоническими нарушениями и зонами их влияния фоновое поле азимутальной электропроводности деформируется. Степень и характер деформаций фона служат индикаторами местоположения выхода тектонического нарушения под рыхлыми отложениями, азимута линии его простирания и направления падения (для пологозалегающих нарушений). Деформации фона азимутальной электропроводности наблюдается так же над поверхностным карстом, уступами, участками формирования плоскостей оползневых отрывов, в зонах интенсивного инженерного воздействия на горную среду. При сопоставлении с инструментальными наблюдениями установлено, что деформации фона азимутальной электропроводности тяготеют к зонам активизации текущих геодинамических движений, и поэтому в способе СГДК-А принято все зоны, по которым отмечаются деформации фона, именовать геодинамическими и вести дешифровку их с привлечением первичных данных. Опытным путем установлен широкий масштабный диапазон геодинамических зон.
Так, региональным разломам соответствуют геодинамические зоны, имеющие ширину в плане сотни метров и устойчиво проявляющиеся на протяжении нескольких километров, а, например, уступам и плоскостям формирующихся оползневых отрывов соответствуют геодинамические зоны шириной в плане до первых метров.
Все геодинамические зоны обнаруживают мелкодифференцированность поля азимутальной электропроводности. По этим причинам надежное выявление геодинамических зон при одном геофизическом пересечении определяется плотностью наблюдений вдоль геофизического профиля.
Согласно результатам математического моделирования, геодинамическая зона выявляется с надежностью Р=0,9 при одном геофизическом пересечении, если на нее падает линейная выборка, состоящая из 15?20 пикетов. Этот показатель является определяющим при выборе шага наблюдений вдоль геофизического профиля при выполнении конкретных видов работ. На основе этого при картировании региональных разломов шаг наблюдений вдоль геофизического профиля принимается равным 10м, а при картировании формирующихся плоскостей оползневых отрывов – 0,2 м.
Что касается регулярной профильной сети, то в способе СГДК-А допускается снижение ее плотности в 3-4 раза по сравнению с традиционной соответствующего масштаба. Это обусловлено тем, что при одном геофизическом пересечении здесь надежно устанавливается не только местоположение геодинамической зоны, но и азимут ее простирания в плане. Успешно практикуется в способе СГДК-А рекогносцировочные работы по нерегулярной редкой профильной сети, прокладываемой вдоль транспортных магистралей, просек, троп, рек и прочих характерных участков местности, обеспечивающих надежную привязку профилей и высокую проходимость.
Обработка полевых данных проводится по одной из двух аналитических моделей с выходом на три скалярных и один векторный непараметрические критерии поля азимутальной электропроводности. Это четырехканальная (экспресс-анализ) и двенадцатиканальная аналитические модели.
Экспресс-анализ применяется в тех случаях, когда выборка не превышает 3-5 тыс. геофизических. По основным показателям экспресс-анализ незначительно уступает объективно более сильной двенадцатиканальной модели.
Двенадцатиканальная модель реализуется на ЭВМ; применяется при наличии значительного объема полевых наблюдений.
На основании трех скалярных и одного векторного непараметрического критериев строится карта фактов участка работ, представляющая собой план геофизических профилей, аномалий и их векторов. Аномальные интервалы вдоль профилей выделяются и имеют основной вектор, определяющий азимут линии простирания аномальной зоны и в ряде случаев – дополнительный вектор, как возможный индикатор направления паления. На основании карты фактов строится схема геодинамической зональности участка работ. При построении этой схемы за основу принимается ширина аномальных зон и векторы азимутов линий их простирания. Проблема корреляции аномалий по соседним профилям фактически отсутствуют.
На заключительном этапе проводится анализ всех имеющихся геологических и геофизических данных в целях построения схемы тектонической нарушенности участка работ.
Прибор относится к разряду индикаторных средств измерения, поэтому специальных мер по проверке и периодичности ее проведения не предусматривается. Для правильной эксплуатации прибора и поддержания его в постоянной готовности к выполнению измерений необходимо обеспечить легкое, без рывков и заклиниваний его вращение на осях. Иначе в силу конечной жесткости штанги, нарушается взаимное положение диполей и происходит расстройка прибора. По этой же причине замок соединения штанги приемника и генератора должен обеспечивать надежное сочленение этих блоков.